专利名称：三维电子地图系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种三维(3D)电子地图装置，尤其涉及一种应用移动数据通信、全球卫星定位、地理信息系统整合发展出一利用方程式的实时动态呈现的3D电子地图。
背景技术：
地理信息系统的萌芽与发展可以远溯至60年代。60年代地理信息系统的崛起可归功于制图技术的改良、数字计算机的快速发展、以及空间分析技术的革新。
60年代的GIS系统主要的研发重点，在于企图将地图放入速度慢、容量小、而且不好使用的计算机时，如何使用传统的数值方法来处理图形数据所引发的技术问题。
这个年代的特色是大部份的研发工作都是由政府部门来进行，学校做得很少，商用软件包则完全没有。这些由学校研发出来的系统，都是采用网格式的数据结构，其中最为人知的便是哈佛大学的SYMAP。然而，这些系统今天大多已经不存在，唯一的例外是美国明尼苏达州的系统，今天仍在运转。
1963年，第一届关于城乡规划信息系统(Urban Planning InformationSystems and Programs)的会议召开，此会议促生城乡与区域信息系统协会(Urban and Regional Information Systems Association，URISA)。
至70年代，西方国家开始普遍意识到环境与土地利用的问题。因此，他们认为必须快速而有效率地收集并分析各种地理资料。
在此时期，计算机技术也有着大幅的进步。使用者可以交谈互动的(Interactive)方式使用计算机，各式输出入设备急速降价，使得需要GIS的部门开始有能力建立自己的GIS系统。同时，学校、研究单位也开始投入这个领域的研发。
1970年，国际地理联盟(International Geographical Union，IGU)在加拿大渥太华(Ottawa)举办了第一届关于GIS的会议，参加者仅40人。而1972年办理第二届时，已增加至300人。
在此时期，系统、相关软件大量出炉，然而这些研发工作大都重复，而且真正有开创性的也不多。由于学校的投入，相关人才的培育渐渐得到补充。
商业公司此时也开始开发可直接使用的软件套件营销。当然，百花齐放的结果也导致许多小数据库的诞生，可是彼此却完全不兼容。只是，那时GIS规模都还不大，这个问题并未受到正视。
80年代，对于GIS的需求持续上升，同时，GIS所处理的数据也不再局限于单一地区或单一国家，而是跨越国界的运用。例如，联合国在北非所进行的抗沙漠化研究便涵盖整个中北非。
计算机科技在80年代也有了突飞猛进的发展，速度、容量、输出入设备都比以前有了长足的进步。这些都使GIS的普及更加注一股力量。
目前在台湾地区，台湾因为地狭人稠，使得土地利用的型态趋向于地点式的密集形式，若政府未对土地的利用做适当的规划与管理，土地利用型态将趋于混乱，环境质量日趋下降。然而，政府对于土地利用的规划与管理应该是要有根据的，必须根据当地的自然环境条件、公共设施的位置、现在土地利用型态、以及将来发展趋势等条件来综合考虑。换而言之，在台湾，土地规划与管理的需求对于地理信息系统的发展扮演相当重要的角色。
综论台湾地区GIS的发展，大致可分成如下所述的四个时期萌芽时期、网格式系统时期、向量式系统时期、以及国土信息系统计划时期。以下就每个时期的发展概况做简单的介绍萌芽时期(1975-1980)本时期只有一些政府单位运用GIS的相关技术，而GIS的观念则尚未建立起来。最早运用网格式系统的计划是农委会于1976年利用大地卫星(Landsat，我们将于4.1.5节讨论它)对森林资源的管理及稻米生产的预估。内政部门地政司则于1979年第一个开始以向量式土地管理系统来管理地籍数据，其中包括自动制图以及土地登记作业。这两个案子成了此一时期台湾GIS发展的基石。
网格式系统时期(1980-1985)在这个时期，GIS的观念正式被引进，而使用的则大多是网格式系统。农委会是这个时期相关计划的最主要负责单位。中央大学的遥测中心是国内最重要的遥测(Remote Sensing，详第4.2.6节的介绍)研究单位。
向量系统时期(1985-1990)这个时期可以说是台湾地区地理信息应用真正开始起飞的阶段。国土信息系统于此期间进入规划与可行性分析工作。其间，经建会扮演了催生的角色，而内政部门信息中心则发挥了推波助澜的功夫。同时，由农委会出资赞助，而由台大执行的教育训练与通讯(Newsletter)发行，对于GIS人才培育与文宣工作，发挥了相当的效益。此时，大部份的地理信息应用计划都是以向量系统为主。很多的地理信息数据库也陆续的建立起来。政府相关单位仍然是最主要的负责单位。主要计划包括有内政部门营建署的区域规划数据库(1987)、台湾省住都局的都会规划数据库、内政部门信息中心的地籍信息管理系统、以及电信局的电话网络数据库(这是台湾最早的公用设施管理系统，始于1983年)。
国土信息系统计划时期(1990-迄今)1991年是台湾GIS发展的转折点。近几年来，政府深深的体会到，“要有好的决策质量及适当的规划分析，很重要的关键就是……掌握最新及最正确的信息与数据，而且通过最先进的技术与工具，配合科学化、制度化的管理方式……经营……地理信息的推动与建立成功与否，将直接影响到政府单位施政及决策质量，也连带地影响到民众的权益。”因此，由院资推指导，内政部门信息中心为核心的国土信息系统计划在此时开始进行组织化、全面性的推动，包括整体规划、本土化的试办、数据库生产、文宣等等。在下一节，我们会对国土信息系统计划再做更详细的介绍。此外，中央大学遥测中心于1994年完成了SPOT影像接收站及处理实验室的设置。
目前，国内GIS的应用仍然以政府及公用事业为主，商业应用则还很少。政府的应用中最有名的便是地政信息管理系统及国土信息系统。
然而，要应用这样的数据系统在实时性动态三维(3D)电子地图上，因为移动数据通信(CDPD、Data Tac、GSM、GPRS、3G)下载速度有一定频宽限制，且要将这样的数据系统所储存的信息转换呈为一动态性3D电子地图时，其数据量将会十分庞大，而导致需要较长时间(需长达数分钟)以完成下载，无法适用于目前实时性动态3D电子地图的应用。
本发明鉴于公知技术的缺陷，创作出发明的3D电子地图装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种3D电子地图装置，该3D电子地图装置利用既定的设计规范设定的方程式，绘出该位置的一3D电子地图，故可简化该3D电子地图的数据大小。
本发明的次要目的在于提供一种3D电子地图装置，该3D电子地图装置利用既定的设计规范设定的方程式，绘出该位置的一3D电子地图，可简化该3D电子地图的数据大小，并达到实时性动态呈现的3D电子地图，能与实际外在地理位置景物相配合，不因为该3D电子地图数据量太大造成传输延迟，使该3D电子地图呈现延迟。
具体地说，本发明提供一种3维电子地图装置，该装置包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，当该伺服系统自该通信系统接收到该位置坐标时，该伺服系统根据该位置坐标的地理数据系统，利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一3维电子地图。
根据上述构想的3维电子地图装置，其中该3维电子地图装置还包含一客户端系统，该客户端系统藉由该通信系统接收该伺服系统所传送的3维电子地图数据，并利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该客户端系统包含一显示器，用以显示该实时性动态三维电子地图。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该通信系统为一移动数据通信系统，其中该移动数据通信系统为一移动数据网络系统；一数据终端访问控制器；一数字式移动电话系统；一无线分组数据服务或一第三代移动电话。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该定位系统为一全球卫星定位系统。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该设计规范为一公路路线设计规范或一建筑物设计规范。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该三维电子地图为一公路路线及周围景观立体电子地图。
根据上述构想的三维电子地图装置，其中该三维电子地图为一实时性动态电子地图。
本发明还提供一种三维电子地图装置，该装置包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，提供该位置的地理数据；以及一客户端系统，利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标，并藉由该通信系统接收该伺服系统所传送该位置的地理数据，当该客户端系统自该通信系统接收到该位置坐标及该位置的地理数据时，该客户端系统利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一三维电子地图。
本发明还提供一种三维电子地图系统，该系统包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，提供该位置的地理数据；以及一客户端系统，利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标，并藉由该通信系统接收该伺服系统所传送该位置的地理数据，当该客户端系统自该通信系统接收到该位置坐标及该位置的地理数据时，该客户端系统利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一三维电子地图。
本发明藉由下列附图与详细说明，得到一更深入的了解。
图1是本发明较佳实施例的3D电子地图装置的结构示意图；以及图2是本发明较佳实施例的3D电子地图的示意图。
其中1003D电子地图装置101全球卫星定位系统102通信系统103伺服系统104车子(客户端系统)具体实施方式
请参阅图1，是本发明较佳实施例的3D电子地图装置的结构示意图。该3D电子地图装置100包含一定位系统、一通信系统、一伺服系统以及一客户端系统。该定位系统可为一全球卫星定位系统101。该全球卫星定位系统101做一空间定位之用，当该3D电子地图装置中的车子(客户端系统)104移动至任何一位置，该全球卫星定位系统101可提供该车子104的一位置坐标。
其中，该通信系统102做为一数据的传送。该通信系统102可为一移动数据网络系统(Cellular Digital Packet Data)、一数据终端访问控制器(DataTac)、一数字式移动电话系统(Global Sim Mobil)、一无线分组数据服务(General Packet Radio Service，GPRS)以及一第三代移动电话(3G)。
又，该伺服系统103内含一地理信息系统，当该伺服系统103自该通信系统102接收到该位置坐标时，该伺服系统103根据该位置坐标的地理数据系统，利用既定的设计规范设定的方程式，绘出该位置的一3D电子地图。其中，该设计规范为一公路路线设计规范(请参考台湾地区2001年1月12日交通部门颁布的公路路线设计规范)或是一建筑物设计规范。
因为所有的设计规范皆有一制式符合工程设计的规定，因此该规范内容皆可以利用方程式来表示。因此，只要有坐标位置及相关基本的地理数据、或是各种基本公路路线或是建筑数据，即可绘出所在地的3D电子地图，可大大简化3D电子地图的数据文件大小。增加3D电子地图的实时性，无须受限于无限传输速率的频宽。
请参阅图2，是本案较佳实施例的3D电子地图的示意图。
综合上述，本发明提出一3D电子地图装置，应用移动数据通信、全球卫星定位、地理信息系统整合发展出一利用方程式的实时动态呈现的3D电子地图，因此得以解决公知技术的不足，进而达到本发明的研发目的。
本发明得由本领域技术人员做出各种改型和变形，然而皆不脱离所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种三维电子地图装置，该装置包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，当该伺服系统自该通信系统接收到该位置坐标时，该伺服系统根据该位置坐标的地理数据系统，利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一三维电子地图。
2.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该三维电子地图装置还包含一客户端系统，该客户端系统藉由该通信系统接收该伺服系统所传送的该三维电子地图数据，并利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标。
3.如权利要求2所述的三维电子地图装置，其中该客户端系统包含一显示器，用以显示该实时性动态三维电子地图。
4.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该通信系统为一移动数据通信系统，其中该移动数据通信系统为一移动数据网络系统、一数据终端访问控制器、一数字式移动电话系统、一无线分组数据服务或一第三代移动电话。
5.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该定位系统为一全球卫星定位系统。
6.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该设计规范为一公路路线设计规范或一建筑物设计规范。
7.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该三维电子地图为一公路路线及周围景观立体电子地图。
8.如权利要求1所述的三维电子地图装置，其中该三维电子地图为一实时性动态电子地图。
9.一种三维电子地图装置，该装置包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，提供该位置的地理数据；以及一客户端系统，利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标，并藉由该通信系统接收该伺服系统所传送该位置的地理数据，当该客户端系统自该通信系统接收到该位置坐标及该位置的地理数据时，该客户端系统利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一三维电子地图。
10.一种三维电子地图系统，该系统包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，做为一数据的传送；以及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，提供该位置的地理数据；以及一客户端系统，利用该定位系统对该客户端系统进行定位，提供该位置坐标，并藉由该通信系统接收该伺服系统所传送该位置的地理数据，当该客户端系统自该通信系统接收到该位置坐标及该位置的地理数据时，该客户端系统利用既定的设计规范设定的方程式绘出该位置的一三维电子地图。
全文摘要
本发明提供一种利用移动数据通信(CDPD、DataTac、GSM、GPRS、3G)、全球卫星定位(GPS)、地理信息系统(GIS)整合发展出一实时性动态的三维(3D)电子地图装置，该装置包含一定位系统，做一空间定位之用，可提供一位置坐标；一通信系统，作为一数据的传送；及一伺服系统，该伺服系统内含一地理信息系统，当该伺服系统自该通信系统接收到该位置坐标时，根据该位置坐标的地理数据系统，利用既定设计规范设定的方程式绘出该位置的3D电子地图。本发明可简化3D电子地图的数据大小，使实时动态呈现的3D电子地图与实际外在地理位置景物相配合，不会由于3D电子地图数据量太大造成传输延迟而使3D电子地图呈现延迟。
文档编号G01S5/02GK1746627SQ20041007710
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月10日 优先权日2004年9月10日
发明者周文沛 申请人:旺玖科技股份有限公司